บีมเชน: “Ethereum 3.0”
การประชุม Devcon ประจำปี 2024 ที่เพิ่งเสร็จสิ้นไปนั้นเต็มไปด้วยความตื่นเต้น ระบบนิเวศของ Ethereum รวมตัวกันที่กรุงเทพฯ ในช่วงเวลานี้ Ethereum และโครงการด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องได้เผยแพร่ความคืบหน้าและไดนามิกล่าสุด ชุดแนวคิดใหม่ เทรนด์ใหม่ และแผนงานใหม่ได้จุดประกายให้กับ Web3 ทั่วโลก .
สิ่งที่น่าประทับใจเป็นพิเศษคือข้อเสนอ “Ethereum 3.0” ที่เผยแพร่โดย Justin Drake นักวิจัยจาก Ethereum Foundation
เขาเสนอข้อเสนอการอัพเกรดเลเยอร์ที่เป็นเอกฉันท์ที่เรียกว่า Ethereum 3.0 โดยชุมชน - Beam Chain [1] แนวคิดหลักคือการใช้การพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์เพื่อลดภาระด้านการคำนวณและการสื่อสารของโปรแกรมตรวจสอบ ลดเกณฑ์ที่จำเป็นในการเป็นโปรแกรมตรวจสอบ และเปิดใช้งานโปรแกรมตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อเข้าร่วมเครือข่ายเพื่อเพิ่มความปลอดภัย ลดความซ้ำซ้อนในการคำนวณ และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม ของเครือข่าย นอกจากนี้ จัสตินยังต้องการใช้โอกาสนี้ในชั้นฉันทามติเพื่อแก้ไขหนี้ด้านเทคนิคที่เหลืออยู่ใน Beacon chain เนื่องจากข้อจำกัดของเวลา และเตรียมพร้อมสำหรับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยต่อต้านควอนตัมในอนาคต
ในแผนงาน The Verge ของ Vitalik การทำให้ SNARK ของ Ethereum เป็นหนึ่งในงานที่สำคัญ ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนแปลงการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ของเลเยอร์ฉันทามติและเลเยอร์การดำเนินการ ในการตีความล่าสุดของ Vitalik [2] Vitalik ยอมรับว่าการเปลี่ยนแปลงของชั้นฉันทามติเป็นสิ่งที่ท้าทาย และจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในการทำงานต่อๆ ไป ข้อเสนอของ Beam Chain ถือได้ว่าเป็นการตอบสนองของ Vitalik ต่อการขัดขวางชั้นฉันทามติ
Beam Chain มุ่งเน้นไปที่ชั้นฉันทามติเท่านั้น แต่การบ่นเรื่องฉันทามติไม่ได้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงทุกส่วน แกนหลักของบล็อกเชนคือฟังก์ชันการเปลี่ยนสถานะ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงจึงต้องอาศัยฟังก์ชันการเปลี่ยนสถานะเท่านั้น ซึ่งเป็นสิ่งที่ ZK ทำได้ดีจริงๆ สำหรับเลเยอร์ฉันทามติ ฟังก์ชันการเปลี่ยนสถานะส่วนใหญ่จะประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ ฟังก์ชันการเปลี่ยนต่อสล็อต ฟังก์ชันการเปลี่ยนต่อบล็อก และฟังก์ชันการเปลี่ยนต่อยุค ฟังก์ชันการเปลี่ยนสถานะทั้งสามนี้ประกอบด้วยการดำเนินการของอัลกอริธึมฉันทามติและตรรกะ Stake, ข้อเสนอบล็อก, การตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ของเลเยอร์การดำเนินการ, การตรวจสอบรากของ Merkle Tree, การตรวจสอบ/การรวมลายเซ็นที่เป็นเอกฉันท์, การคำนวณฟังก์ชันแฮช และ Pledge และการไถ่ถอน การดำเนินงานเพื่อเข้าถึงสถานะการจัดเก็บบัญชี ฯลฯ หากต้องการขัดขวางชั้นฉันทามติ จริงๆ แล้วเป็นการขัดขวางการดำเนินการข้างต้น เป็นที่น่าสังเกตว่าในเส้นทางของการแย่งชิงชั้นฉันทามติ Ethereum ยังคงให้ความสำคัญกับเป้าหมายของการกระจายอำนาจและความหลากหลายเป็นอันดับแรก ดังนั้นอัลกอริธึมและโปรโตคอล ZK จะไม่ได้รับคำสั่ง แต่จะถูกเลือกโดยผู้เสนอ
แหล่งที่มาของภาพ: https://www.youtube.com/watch?v=rGE_RDumZGgt=8257s
ความยากหลัก: การพิสูจน์แบบเรียลไทม์
เพื่อให้เข้าใจถึงแนวคิดของ Beam Chain ปัญหาหลักคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการพิสูจน์ ซึ่งก็คือวิธีบีบอัดเวลาการพิสูจน์ในปัจจุบันที่สิบหรือหลายร้อยวินาทีไปยังระดับที่สอง ที่ ZK Workshop II [3] ซึ่งจัดโดย AntChain OpenLabs, ZAN และ Pharos เมื่อวันที่ 24 กันยายนปีนี้ แขกรับเชิญ Justin ได้แชร์รายงานหัวข้อ การพิสูจน์แบบเรียลไทม์ ประเด็นหลักที่เขาหยิบยกขึ้นมาในเวลานั้นเกี่ยวข้องกับ Ethereum 3.0 แนวคิดนี้เหมือนกันและมีการเสนอวิธีแก้ปัญหาเพื่อแก้ไขคอขวดของประสิทธิภาพ สนับสนุนให้ชุมชนใช้วิธีการเร่งความเร็ว ASIC เพื่อทำให้กระบวนการทั้งหมดของเครื่องเสมือนพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ตั้งแต่การสร้างหลักฐานไปจนถึงการพิสูจน์บนชิป ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เวลาในการสร้างการพิสูจน์จะเพิ่มขึ้นมากกว่าสิบเท่า และ การพิสูจน์แบบเรียลไทม์สามารถเกิดขึ้นได้อย่างแท้จริง
ขับเคลื่อนประสิทธิภาพและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่ไม่มีความรู้: เราอยู่บนท้องถนนตลอดเวลา
AntChain OpenLabs มุ่งมั่นที่จะใช้แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ เช่น GPU, FPGA และ ASIC เพื่อเร่งการพิสูจน์ ZK โดยได้เร่งระบบ ZK ที่หลากหลาย รวมถึง Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo 2 และ Plonky 2 เพื่อสร้าง FPGA IP และ GPU หลายตัว โซลูชันการเร่งความเร็ว ตัวดำเนินการหลักบางรายบรรลุอัตราส่วนการเร่งความเร็วมากกว่า 100 เท่า
อัตราส่วนการเร่งความเร็ว CPU สัมพัทธ์ของผู้ปฏิบัติงานบางรายที่เร่งความเร็วโดย AntChain OpenLabs ที่ใช้ CUDA จะแสดงอยู่ในตาราง (1)
(ตารางที่ 1)
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่าง MSM ที่เร่งด้วย GPU ซึ่งใช้งานโดย AntChain OpenLabs และ ICICLE โอเพ่นซอร์ส (ทั้งคู่เป็น 409 0G PU) ดังแสดงในตาราง (2)
(ตารางที่ 2)
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่าง Circle FFT ที่เร่งด้วย GPU ใช้งานโดย AntChain OpenLabs และ Stwo Prover แบบโอเพ่นซอร์สบน CPU 16-core แสดงในตาราง (3)
(ตารางที่ 3)
นอกจากนี้ AntChain OpenLabs ยังมุ่งมั่นที่จะสำรวจแอปพลิเคชันของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ ในการคำนวณแบบจำลองขนาดใหญ่ที่ตรวจสอบได้ในทิศทางของ AI+ZK นั้น ใช้การพับเมทริกซ์การคูณที่ออกแบบมาอย่างอิสระ การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของ GPU+CPU ของโปรโตคอล Sumcheck และมีประสิทธิภาพ การใช้งานเส้นโค้งรูปไข่ ซึ่งเป็นโทเค็นแรกของ zkLLM [4] [5] (การใช้งานดั้งเดิมไม่รวมความมุ่งมั่นและการเปิด ประสิทธิภาพจะถูกทดสอบหลังจากเพิ่มความมุ่งมั่นและการเปิด สำหรับรุ่น LLama-7 B) ภายใต้ 4 GPU เวลาในการสร้างลดลงจาก 4 ชั่วโมงเหลือประมาณ 18 นาที
AntChain OpenLabs ปรับประสิทธิภาพและความพร้อมใช้งานของการคำนวณแบบจำลองขนาดใหญ่ที่ตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่อง โดยอิงจากการสะสมใน GPU และยังคงใช้ความพยายามในการทดแทนและเพิ่มประสิทธิภาพโซลูชันความมุ่งมั่น การพับหลายอินสแตนซ์ และการสร้างหลักฐานหลายโทเค็น โดยมีเป้าหมายในการสร้าง ระบบนิเวศ AI ที่มีประสิทธิภาพและใช้งานง่าย บริการคอมพิวเตอร์ที่ตรวจสอบได้ที่เป็นมิตรสำรวจทิศทางที่เป็นไปได้สำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ในวงกว้างและสร้างสะพานเชื่อมระหว่างแอปพลิเคชัน Web3 และ AI
ในเวลาเดียวกัน เมื่อเผชิญกับภัยคุกคามจากคอมพิวเตอร์ควอนตัม AntChain OpenLabs ยังได้สำรวจและเปลี่ยนแปลงเวอร์ชันหลังควอนตัมของไลบรารีการเข้ารหัสที่ใช้ OpenSSL [6] เพื่อรองรับอัลกอริธึมหลังควอนตัมมาตรฐาน NIST หลายตัว ในเวลาเดียวกัน เมื่อเผชิญกับปัญหาที่ลายเซ็นหลังควอนตัมมีการขยายพื้นที่จัดเก็บข้อมูลมากกว่า 40 เท่าเมื่อเทียบกับ ECDSA ผ่านกระบวนการที่เป็นเอกฉันท์และการเพิ่มประสิทธิภาพการอ่านหน่วยความจำที่มีความหน่วงต่ำ TPS ของบล็อกเชนต่อต้านควอนตัมสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 50% ของห่วงโซ่เดิม
เป็นที่น่าสังเกตว่าการสำรวจทางเทคโนโลยีข้างต้นได้ถูกนำมาใช้ใน Power Zebra ( https://zan.top/home/power-zebra?chInfo=ch_WZ ) ซึ่งเป็นโซลูชันการเร่งความเร็วซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์แบบรวมที่เปิดตัวโดย ZAN ซึ่งมีเป้าหมายเป็นศูนย์- ความรู้นี้พิสูจน์ให้เห็นว่าตัวดำเนินการที่ใช้กันทั่วไปได้รับการเร่งความเร็วและปรับให้เหมาะสม รวมถึงการคูณ MSM แบบหลายสเกลาร์พอยต์, การแปลงทฤษฎีจำนวน NTT, โซลูชันพหุนาม H, การพิสูจน์แบบเปิดแบบพหุนาม และส่วนประกอบสำคัญอื่นๆ อีกมากมาย โดยใช้ประโยชน์จากทรัพยากรการประมวลผล แบนด์วิดท์การจัดเก็บข้อมูล และ PCIe ได้อย่างเต็มที่ ของ GPU แบนด์วิธช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลอย่างมาก ก่อนหน้านี้ หลังจากที่ชุมชนโอเพ่นซอร์ส zkWASM Delphinus Lab เปิดตัว Power Zebra โซลูชันการเร่งความเร็วซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์แบบผสานรวมของ ZAN ประสิทธิภาพการประมวลผล GPU ก็เพิ่มขึ้นมากกว่า 20% สร้างสถิติสูงสุดสำหรับบริการที่คล้ายกันในชุมชน
คาด
เป็นเวลานานแล้วที่ชุมชน Ethereum มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพของเลเยอร์การดำเนินการเป็นหลัก รวมถึงการปรับปรุง BlockGasLimit, L2 และกลยุทธ์อื่น ๆ ในหมู่พวกเขา Snarkization ของเลเยอร์การดำเนินการได้เสร็จสิ้นงานส่วนใหญ่แล้วด้วยความช่วยเหลือของ L2 ในแผนงาน Rollup Centric และได้รับอย่างมาก แนวคิดของ Beam Chain เปิดประตูสู่ Snarkization ของชั้นฉันทามติ ฉันเชื่อว่าด้วยการเปิดตัว Beam Chain จะเป็นแนวทางและสร้างแรงบันดาลใจให้ชุมชนมุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงของชั้นฉันทามติและนำเสนอแนวคิดที่น่าตื่นเต้นมากขึ้น
เป็นที่คาดหวังได้ว่า Snarkization ของชั้นฉันทามติและชั้นการดำเนินการจะช่วยไขปริศนาสุดท้ายของ Ethereum Snarkization และมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความสามารถในการปรับขนาดและการกระจายอำนาจของ Ethereum ในเวลาเดียวกัน ด้วยความก้าวหน้าของข้อเสนอ Beam Chain เครื่องเสมือนที่ใช้เทคโนโลยีพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์จะมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศ Ethereum ด้วยการแนะนำการพิสูจน์ SNARK และการเข้ารหัสหลังควอนตัม รวมกับเกณฑ์การจำนำที่ต่ำกว่าและเวลาการยืนยันบล็อกที่เร็วขึ้น Beam Chain จะนำการกระจายอำนาจที่แข็งแกร่งขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้นมาสู่ Ethereum
อ้างอิง
[ 1 ] https://www.youtube.com/watch?v=rGE_RDumZGg
[2] https://vitalik.eth.limo/general/2024/10/23/futures4.html
[3] https://x.com/zan_team/status/1844947080642539752
[4] https://github.com/jvhs0706/zkllm-ccs2024
[5] https://arxiv.org/abs/2404.16109
[6] https://www.openssl.org/
